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添加有机物料对黑土团聚体及有机碳含量的影响

韩明钊  
【摘要】:东北黑土区土壤质量退化主要表现为有机质含量逐年下降,潜在威胁区域生态环境和国家粮食安全,亟待找到改善黑土耕层结构、增加有机质含量进而提升土地生产力的有效途径。本研究以典型黑土区坡耕地侵蚀区和沉积区耕层土壤为研究对象,通过室内恒温恒湿培养的方法,分析了 3种常见外源有机物料(秸秆、生物炭、猪粪肥)对土壤团聚体分布、团聚体稳定性、团聚体有机碳含量的影响,进一步分析坡上侵蚀区和坡下沉积区土壤对外源有机物料的响应差异,旨在为侵蚀退化黑土修复提供科学依据。主要研究结果如下:1)对于侵蚀区土壤而言,添加秸秆、猪粪肥均可显著增加2mm粒级团聚体含量,显著减低0.053~0.25mm粒级团聚体含量,进而提高水稳性团聚体的平均重量直径(MWD)和几何平均直径(GMD),且添加量越高,提高效果越好;适量添加生物炭可以显著提高0.25~2mm粒级团聚体含量,降低0.053~0.25mm粒级团聚体含量,但添加量过高不利于大团聚体(0.25mm)的形成。添加秸秆、生物炭、猪粪肥均能提高侵蚀区土壤总有机碳含量,其中生物炭添加量越大提高效果越好。此外,添加3种有机物料均能有效提高各粒级团聚体有机碳含量,但生物炭对2mm粒级团聚体有机碳含量提升不显著。2)对于沉积区土壤而言,添加秸秆、猪粪肥同样能有效增加2mm粒级团聚体含量,且添加量越大效果越好,降低0.053~0.25mm和0.053mm粒级团聚体含量,同时,二者均能显著提高水稳性团聚体的MWD和GMD值;添加生物炭可显著增加0.25~2mm粒级团聚体含量,降低0.053~0.25mm和0.053mm粒级团聚体含量,但未能有效提高水稳性团聚体稳定性。添加秸秆、猪粪肥均未能有效提高土壤总有机碳含量,其中,添加秸秆还显著降低2mm粒级团聚体有机碳含量;生物炭仅在添加量较大的情况下可显著提高0.25~2mm和0.053~0.25mm粒级团聚体有机碳含量进而显著提高土壤有机碳含量。3)添加有机物料后土壤团聚体稳定性提升效果表现为沉积区优于侵蚀区,其中,对沉积区而言,秸秆最好,猪粪肥次之,生物炭效果不明显;秸秆和猪粪肥在侵蚀区土壤修复效果更好。相反,添加有机物料对侵蚀区土壤总有机碳含量的修复效果优于沉积区,其中,生物炭修复效果优于秸秆和猪粪肥。本研究可为合理选择培肥措施,改善耕层黑土结构和提升黑土生产力提供理论依据。未来需进一步开展田间试验,对3种外源有机物在改良黑土质量方面的实效性进行深入研究。


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